package com.zjst.stack;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.Stack;

/**
 * @Auther ZhanBo
 * @Date 2020/5/18
 */
public class PolandNotation {

    public static void main(String[] args) {
        //完成将一个中缀表达式转成后缀表达式的功能
        //说明
        //1. 1+((2+3)×4)-5 => 转成  1 2 3 + 4 × + 5 –
        //2. 因为直接对str 进行操作，不方便，因此 先将  "1+((2+3)×4)-5" =》 中缀的表达式对应的List
        //   即 "1+((2+3)×4)-5" => ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]
        //3. 将得到的中缀表达式对应的List => 后缀表达式对应的List
        //   即 ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]  =》 ArrayList [1,2,3,+,4,*,+,5,–]
        //注意表达式
        String expression = "1+((2+3)*4)-5";
        List<String> infixExpressionList = toInfixExpressionList(expression);
        // ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]
        System.out.println("中缀表达式对应的List=" + infixExpressionList);
        List<String> suffixExpreesionList = parseSuffixExpreesionList(infixExpressionList);
        //ArrayList [1,2,3,+,4,*,+,5,–]
        System.out.println("后缀表达式对应的List" + suffixExpreesionList);
        System.out.printf("%s=%d",expression, calculate(suffixExpreesionList));
    }

    /**
     * 即 ArrayList [1,+,(,(,2,+,3,),*,4,),-,5]  =》 ArrayList [1,2,3,+,4,*,+,5,–]
     * 方法：将得到的中缀表达式对应的List => 后缀表达式对应的List
     * @param ls
     * @return
     */
    public static List<String> parseSuffixExpreesionList(List<String> ls) {
        //定义两个栈
        // 符号栈
        Stack<String> s1 = new Stack<>();
        //说明：因为s2 这个栈，在整个转换过程中，没有pop操作，而且后面我们还需要逆序输出
        //因此比较麻烦，这里我们就不用 Stack<String> 直接使用 List<String> s2
        //Stack<String> s2 = new Stack<String>(); // 储存中间结果的栈s2
        // 储存中间结果的Lists2
        List<String> s2 = new ArrayList<>();
        //遍历ls
        for(String item: ls) {
            //如果是一个数，加入s2
            if(item.matches("\\d+")) {
                s2.add(item);
            } else if (item.equals("(")) {
                s1.push(item);
            } else if (item.equals(")")) {
                //如果是右括号“)”，则依次弹出s1栈顶的运算符，并压入s2，直到遇到左括号为止，此时将这一对括号丢弃
                while(!s1.peek().equals("(")) {
                    s2.add(s1.pop());
                }
                s1.pop();//!!! 将 ( 弹出 s1栈， 消除小括号
            } else {
                //当item的优先级小于等于s1栈顶运算符, 将s1栈顶的运算符弹出并加入到s2中，再次转到(4.1)与s1中新的栈顶运算符相比较
                //问题：我们缺少一个比较优先级高低的方法
                while(s1.size() != 0 && Operation.getValue(s1.peek()) >= Operation.getValue(item) ) {
                    s2.add(s1.pop());
                }
                //还需要将item压入栈
                s1.push(item);
            }
        }

        //将s1中剩余的运算符依次弹出并加入s2
        while(s1.size() != 0) {
            s2.add(s1.pop());
        }
        //注意因为是存放到List, 因此按顺序输出就是对应的后缀表达式对应的List
        return s2;
    }

    /**
     * //方法：将 中缀表达式转成对应的List
     *     //  s="1+((2+3)×4)-5";
     * @param s
     * @return
     */
    public static List<String> toInfixExpressionList(String s) {
        //定义一个List,存放中缀表达式 对应的内容
        List<String> ls = new ArrayList<>();
        //这时是一个指针，用于遍历 中缀表达式字符串
        int i = 0;
        String str; // 对多位数的拼接
        char c; // 每遍历到一个字符，就放入到c
        do {
            //如果c是一个非数字，我需要加入到ls
            if((c=s.charAt(i)) < 48 ||  (c=s.charAt(i)) > 57) {
                ls.add("" + c);
                i++; //i需要后移
            } else { //如果是一个数，需要考虑多位数
                //先将str 置成"" '0'[48]->'9'[57]
                str = "";
                while(i < s.length() && (c=s.charAt(i)) >= 48 && (c=s.charAt(i)) <= 57) {
                    //拼接
                    str += c;
                    i++;
                }
                ls.add(str);
            }
        }while(i < s.length());
        //返回
        return ls;
    }

    /**
     * 将一个逆波兰表达式， 依次将数据和运算符 放入到 ArrayList中
     * @param suffixExpression
     * @return
     */
    public static List<String> getListString(String suffixExpression) {
        //将 suffixExpression 分割
        String[] split = suffixExpression.split(" ");
        List<String> list = new ArrayList<>();
        for(String ele: split) {
            list.add(ele);
        }
        return list;
    }

    //
	/*
	 *
	 */

    /**
     * 完成对逆波兰表达式的运算
     *  1)从左至右扫描，将3和4压入堆栈；
     *  2)遇到+运算符，因此弹出4和3（4为栈顶元素，3为次顶元素），计算出3+4的值，得7，再将7入栈；
     * 		3)将5入栈；
     * 		4)接下来是×运算符，因此弹出5和7，计算出7×5=35，将35入栈；
     * 		5)将6入栈；
     * 		6)最后是-运算符，计算出35-6的值，即29，由此得出最终结果
     * @param ls
     * @return
     */
    public static int calculate(List<String> ls) {
        // 创建给栈, 只需要一个栈即可
        Stack<String> stack = new Stack<String>();
        // 遍历 ls
        for (String item : ls) {
            // 这里使用正则表达式来取出数
            // 匹配的是多位数
            if (item.matches("\\d+")) {
                // 入栈
                stack.push(item);
            } else {
                // pop出两个数，并运算， 再入栈
                int num2 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int num1 = Integer.parseInt(stack.pop());
                int res = 0;

                switch (item){
                    case "+": res = num1 + num2;break;
                    case "-": res = num1 - num2;break;
                    case "*": res = num1 * num2;break;
                    case "/": res = num1 / num2;break;
                    default: throw new RuntimeException("运算符有误");
                }
               /* if (item.equals("+")) {
                    res = num1 + num2;
                } else if (item.equals("-")) {
                    res = num1 - num2;
                } else if (item.equals("*")) {
                    res = num1 * num2;
                } else if (item.equals("/")) {
                    res = num1 / num2;
                } else {
                    throw new RuntimeException("运算符有误");
                }*/
                //把res 入栈
                stack.push("" + res);
            }

        }
        //最后留在stack中的数据是运算结果
        return Integer.parseInt(stack.pop());
    }

}

/**
 * 编写一个类 Operation 可以返回一个运算符 对应的优先级
 */
class Operation {
    /**
     * 加
     */
    private static int ADD = 1;
    /**
     * 减
     */
    private static int SUB = 1;
    /**
     * 乘
     */
    private static int MUL = 2;
    /**
     * 除
     */
    private static int DIV = 2;
    /**
     * 写一个方法，返回对应的优先级数字
     * @param operation
     * @return
     */
    public static int getValue(String operation) {
        int result = 0;
        switch (operation) {
            case "+":
                result = ADD;
                break;
            case "-":
                result = SUB;
                break;
            case "*":
                result = MUL;
                break;
            case "/":
                result = DIV;
                break;
            default:
                System.out.println("不存在该运算符" + operation);
                break;
        }
        return result;
    }

}